但是，航空机枪对付坦克等“硬壳”装甲目标，威力过小。所以，人们一直没有放弃对大口径航炮的追求。
所谓“天下20炮，半出厄利空”。中欧国家瑞士的厄利空公司，研制出了有史以来影响最大的20毫米机炮系列。至今，厄利空小口径航炮、高射炮已装备了美国、英国、德国、俄罗斯、法国等几乎所有的主要国家。厄利空高射炮在20世纪80年代，通过许可证生产的方式进入中国。现在，美国的近防炮“密集阵”，也是由厄利空机关炮发展而来的。
航空机炮在第一代喷气式战斗机上大展身手，随后，就被导弹取代了主力位置。导弹首先由德国研制，采用无线电制导，以固体燃料作为动力，但是实用性不足。到第二次世界大战结束以后，空空导弹的射程和威力都远远超过航炮，并迅速取代航炮成为空战的主力装备。但是，美国的专家对导弹过于乐观。在越南战争中，美军的F-4“鬼怪”战斗机甚至完全抛弃了机炮，只装备了“麻雀”和“响尾蛇”空空导弹。在实战中，被装备了航炮的米格-17和米格-21打得一败涂地。原来，当时的导弹性能并不是很好，而且，一旦被近战格斗性能良好的米格机逼近，便会失去反抗的能力。
后来，第三代战斗机上都装备了航空机炮。即使是世界上最先进的F-22战斗机，也装备了一门20毫米M61A2火神式六管旋转机炮。现代战斗机装备的，基本上都是小口径的机炮。37毫米以上口径的机炮从来没有在实战中大规模使用过。
大口径的航空机炮火力强大。据英国专家研究，一发45毫米的炮弹就足以摧毁一架战斗机。但是大口径航空机炮后坐力太大，二战时期的飞机结构和材质都不足以承受这么大的后坐力。
大口径航空机炮根本性的优势，则在于其对重型轰炸机、小型舰船和坦克的一击必杀的威力。这在没有导弹和精确轰炸技术的年代，是有着致命的吸引力的。但大口径航炮的缺点也和它的优势一样突出，首先，它重量太大，对飞机载荷有着比较高的要求；其次，大口径航空机炮发射时产生的巨大后坐力，对载机的结构强度来说也是一个严峻的考验；再次，大口径航空机炮相对较少的弹药携带量和相对较低的射速，也是个棘手的问题。无后坐力炮，从理论上来讲是一种比较好的解决方案。但事实上，在飞机上应用无后坐力炮几乎从来就没有成功过。
2.反坦克攻击机
坦克的顶部装甲，相对于炮塔和正前方装甲来说，是相对薄弱的，即使是21世纪的新型主战坦克也是一样。第二次世界大战中，前苏联率先推出了装备20毫米机关炮的伊尔-2强击机，并在重点部位加强了装甲防护。这对德国人的地面部队来说，是个巨大的威胁。
这种飞机一共生产了超过3.6万架。
面对前苏联的T-34坦克洪流，德国人也在一架缴获的伊尔-2的基础上，给飞机装备了30毫米机炮，并称之为“坦克开罐器”。
第二次世界大战后期，美国空军组织了大批B-29超级空中堡垒轰炸机，袭击日本本土。这种飞机飞得极高，实用升限达到一万米左右，远远超过日本战斗机的飞行高度。于是，日本人别出心裁地把75毫米防空炮装在了轰炸机上，来攻击高高在上的B-29。但是，由于后坐力的问题，它并没有任何实际意义。
随着空空、空地导弹的崛起，航空机炮的生存面临着极大的威胁，甚至一度出现了航空机炮无用论。越南战争证明，航空机炮的作用仍然是不可替代的。但明显的趋势是：现代战斗机均使用口径在30毫米以下的小口径高速航炮，并且是作为导弹的辅助武器使用的，即使是专用的对地攻击机。
一方面，导弹的出现，使得大口径航炮的存在变得没有意义，另一方面，弹药技术的进步(比如贫铀穿甲弹)，使小口径航炮也可拥有较大的破坏力。
第二次世界大战之后的60多年里，除了第一代喷气机，还有少数保留了30毫米口径以上的航空机炮外(俄罗斯制造的37毫米航空机炮曾装备着名的米格15战斗机)，唯一装备了超大口径重型航炮的，就是美国的AC-130炮艇机了。
3.空中炮艇AC-130
炮艇机的出现，源于越南战争中特殊的战场环境。越南丛林密布，坦克及重型大炮无法灵活行动，步兵很需要来自空中的持续的火力支撑。
尽管略显笨重的炮艇机生存能力较差，但还是立下了赫赫战功。AC-130初期型号上，使用7.62毫米～20毫米的各种机枪机炮；并携带大威力的重磅炸弹，如用于铲除大面积丛林的重型BLU-82炸弹。后期的H型安装了一门105毫米榴弹炮(由陆军的105毫米炮改进而来，加装反后座装置)，这可能是航空史上口径最大的航炮。
近年来，美国对AC-130不断地改进：AC-130部队换装了APQ-180攻击雷达，更新战术态势地图，改善了机上航空电子、电子对抗、弹药和火控系统的软硬件。2002年4月，美国空军开始为AC-130改进大炮。新的大炮，将使用某些新改进的弹药。在打击塔利班期间，AC-130和无人机相结合，取得了令人满意的效果。
它火力持久、凶猛而低廉，能满足偏远地区执行反恐任务的需要。
因此，美空军认为，有必要以此为基础发展新的火力/侦察平台。此外，美国空军决定扩充目前8架AC-130H和13架AC-130U组成的空中炮艇部队，将其4架C-130H运输机改装成AC-130U型，满足新形势的要求。
4.F-22装备的机炮
F/A-22配备一门口径M61A220毫米“火神”机炮，是世界上最先进的隐形战斗机。它造价昂贵，当然，战斗力也非常强悍。
该型机炮是二战后美国通用电气公司，根据“火神计划”研制开发的一种20毫米高速旋转六管加特林机炮，射速最高可以高达每分钟7200发。
采用六管设计，不但可以提高射速，更能降低开火时的热量，从而延长炮管的使用寿命。在结构设计上，采用了水压或撞击空气驱动、电力控制和无连接弹药装填系统。该机炮可以装填普通弹药、破甲弹、高爆燃烧弹等，可用于近距空中格斗和俯冲扫射等任务。
M61机炮自从20世纪50年代被美军正式装备以来，已经被空军的F-104、F-105、F-106、F-111、F-4、B-58、F-15、F-16、F-22以及海军的F-14、F/A-18等众多机型所采用。它主要分为M61A1和M61A2两种型别。M61A2在前者的基础上，减小了炮管的厚度，从而减轻了自身重量。
5.歼-10装备的机炮
在朝鲜战争及越南战争中，我军飞行员曾经用航空机炮创造了辉煌的战绩。
歼-10是我国研制的处于世界一流水平的第三代战斗机，同样装备了威力迅猛的航空机炮。
歼-10装备的是我国自行研制的新型机炮。23毫米23-3型航空机炮是我国自行研制并装备部队使用的新型机炮，配属中国空军的歼击机。该炮为气退、滑动机心式双管机炮，采用火药装弹和电操纵射击。其特点是活动部件质量小、单管射速高且可以调节，双管射速为同口径机炮的2.5倍以上，达3000发/分～3400发/分，但体积、重量增加不大，不带炮口消焰器时仅重50.5千克。
中国各型作战飞机装备使用的机炮，现有23毫米23-1/2型、23毫米23-3型、23毫米623型和30毫米30-1型。
23毫米23-1/2型航空机炮是中国自行研制的早期产品。它已经构成完整系列，主要包括23-1、23-2、23-2H、23-2K型，装备于中国陆、海、空三军的武装直升机、歼击机、强击机和轰炸机。
该系列航空机炮属于常规结构原理的单管滑动机心式机炮。
23-1型为管退、滑动机芯式单管机炮。它采用的是冷气装弹和电操纵射击，射击初速为680米/秒，射速达800发/分～950发/分。23-1重量较轻（39千克），后坐力较小，适宜装备轻型歼击机，但是射速较慢。
23-2为气退、滑动机心式单管机炮。它也采用冷气装弹和电操纵射击，射速可达1200发/分，广泛装备于歼击机、强击机和轰炸机上。
23-2H/2K也是气退、滑动机心式单管机炮，重47千克，初速710米/秒，射速1150发/分。23-2H装备轰炸机的活动炮塔，23-2K装备强击机，作为固定式武器使用。
23毫米623型机炮，也是中国自行研制的新型机炮，现装备于中国的空、海军作战飞机。这种机炮属“加林特”型六管旋转炮，其工作原理与美国“火神”20毫米口径六管M61A1炮相同，但具体结构有所差异。全炮系统由623型机炮、液压驱动装置和射击程序控制箱构成，全重115千克。该炮主要特点是射速高，初速为820米/秒，射速达6000发/分。
每根炮管的工作负担有所减轻，因此工作寿命大大延长。
除了23毫米系列机炮外，中国部分歼击机还装备有早期的30毫米30-1机炮。30-1机炮属管退式、滑动机心式单管机炮，采用冷气装弹和电操纵射击。该炮射速为850发/分，重量为67千克，后坐力较大，再加上它采用的是瓦斯筒结构，射击后维护困难，因此使用范围有限，逐渐被新型机炮所代替。